智能寻轨小车.doc

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1、仲恺农业工程学院基于STC89C52单片机的红外寻迹小车设计学院：自动化学院班级：自动化111班姓名：武洁学号：201110344114指导老师：唐宇成绩：目录关键词：3一、系统简述31、功能简述32、小车寻迹原理33、控制系统总体设计4二、硬件设计41、寻迹传感器模块42、控制器模块63、电机及驱动模块74、测速模块设计8三、软件设计91、PWM控制92、总体软件流程图103、小车寻迹流程图124、中断程序流程图13四、设计总结14五、设计心得体会15附录（单片机程序）161、寻迹程序162、速度测量18参考资料20

2、摘要：本设计是一种基于STC89C52单片机控制的简易自动寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设计方法。小车以STC89C52单片机为控制核心,用单片机模拟产生PWM波控制小车速度，利用红外光电传感器对路面黑色轨迹进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。关键词：单片机STC89C52红外光电传感器直流电机PWM调速一、系统简述1、功能简述总体功能本设计是基于STC89C52单片机的智能寻迹小车设

3、计，设计一个基于直流电机的自动寻迹小车，使小车能够自动检测地面黑色轨迹，并沿着黑色车轨迹行驶；此外系统还利用编码盘对行驶的小车的速度进行测量，并显示在数码管上，系统方案方框图如图1所示。检测（黑线）驱动电机软件控制控制小车编码盘检测数码管系统方案方框图2、小车寻迹原理这里的寻迹是指小车在白色地板上循黑线行走，由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同，可以根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”，采取的方法是红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红

4、外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。3、控制系统总体设计自动寻迹小车控制系统由主控制电路模块、稳压电源模块、红外检测模块、电机及驱动模块等部分组成,控制系统的结构框图如图2所示。控制系统的结构框图数码管显示速度主控芯片STC89C52LN298驱动直流电机光电传感器电压比较器主控制电路模块：用STC89C52最小单片机系统、复位电路，时钟电路，32路I

5、/O口红外检测模块：光电传感器红外双管,比较器LM339电机及驱动模块:电机驱动芯片LN298N、两个直流电机测速模块：用74HC14反向器做信号处理二、硬件设计1、寻迹传感器模块寻迹模块采用红外线发射和接收管等分立元器件组成探头，并使用LM339电压比较器（加入迟滞电路），防止临界输出抖动做为核心器件构成中控电路。此系统具有的多种探测功能能极大的满足在黑线检测的测试中，若检测到黑色区域，发射管发射的红外线没有反射到接收管，测量接收管的电压为4．8V，若检测到白色区域，接收管接受到发射管发射的红外线，光电管导通，电阻发

6、生变化，所分得的电压也就随之发生变化，测的接收管的电压为0．5V，测试基本满足要求。判断有无黑线我们用的一块比较器LM339芯片，LM339电压比较器芯片部装有四个独立的电压比较器，各引脚如下图,比较基准电压由10K的变阻器调节，各个接收管的参数都不一致，每个传感器的比较基准电压也不尽相同，我们为每个传感器配备了一个变阻器。整个探测模块具体电路如下：通过红外双管检测黑线，输出信号给LM339芯片，接收电压与比较电压比较后，输出信号变为高低电平，再输入到单片机中，用以判定是否检测到黑线。 在小车具体的寻迹行走过程中，为了

7、能精确测定黑线位置并确定小车行走的方向，需要同时在底盘装设4个红外探测头，在车前方横排的设置四个探头相对位置，黑线大小为两个人探头的大小。2、控制器模块采用STC公司的STC89C52单片机作为主控制器，是一个低功耗，高性能的8位单片机，它具有8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2

8、种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选，且可在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。时钟电路和复位电路与单片机构成最小系统，如